Strands AgentsのGraphで有向グラフベースのエージェント制御を試してみた
こんにちは。サービス開発室の武田です。
前回の記事ではAgents as Toolsパターンについて紹介しました。今回は Graph パターンを試してみます。
Graphとは
Graphは、開発者が定義した有向グラフにしたがってエージェントを実行するパターン です。条件関数によるルーティングと、ループ（サイクル）に対応しています。
公式ドキュメントでは次のように説明されています。
A Graph is a deterministic directed graph based agent orchestration system where agents, custom nodes, or other multi-agent systems (like Swarm or nested Graphs) are nodes in a graph.
決定論的なグラフベースのオーケストレーションシステムです。エージェントやMultiAgentBaseインスタンス（SwarmやGraph）がグラフのノードとなります。エッジの依存関係にしたがって実行され、あるノードの出力が接続されたノードへの入力として渡されます。
なぜこのパターンを使うのか
公式ドキュメントでは、Graphの主要な特徴として次の点が挙げられています。
| 特徴 | 説明 |
|---|---|
| Deterministic execution order | グラフ構造に基づいた予測可能な実行順序 |
| Output propagation | ノード間でのデータフロー管理 |
| Conditional edges | 条件関数によるダイナミックなルーティング |
| Cyclic graph support | フィードバックループと反復的なワークフロー |
「決定論的な実行順序」「出力伝播」「条件付きエッジ」「循環グラフ対応」という特徴があります。フローを明示的に制御したいときに適したパターンですね。
基本的なしくみ
このパターンの構造を図で示すとこうなります。
ノードはエージェントやカスタムロジック、他のマルチエージェントシステム（SwarmやGraph）を表し、エッジはノード間の依存関係と情報フローを表します。エッジには条件関数を設定でき、条件に応じて異なるパスをたどることもできます。
GraphBuilderの役割
Strands Agentsでは、GraphBuilderを使ってグラフを構築します。主要なメソッドは次のとおりです。
| メソッド | 説明 |
|---|---|
add_node(agent, node_id) |
グラフにノードを追加 |
add_edge(from_node, to_node, condition=None) |
ノード間にエッジを追加（条件関数はオプション） |
set_entry_point(node_id) |
グラフの開始ノードを設定 |
set_max_node_executions(n) |
ノードの最大実行回数を設定（無限ループ防止） |
set_execution_timeout(seconds) |
実行タイムアウトを設定 |
build() |
グラフをビルド |
実装例1: シーケンシャル（直列実行）
まずはもっともシンプルな例から見ていきましょう。ノードが順番に実行される基本的なグラフです。
ユースケース
「アイデア発想 → 評価 → 実行計画」という3段階のプロセスを実装します。
グラフノードの定義
3つのエージェントを作成しています。idea_generatorがアイデアを3つ提案し、idea_evaluatorがもっとも実現可能性の高いものを選び、action_plannerが具体的なアクションプランを作成します。
グラフの構築
add_nodeでノードを追加し、add_edgeでノード間の依存関係を定義します。set_entry_pointで開始ノードを指定し、build()でグラフを構築して文字列を渡して実行します。
各ノードの結果が次のノードへ自動的に渡されるため、シンプルなコードで連鎖処理を実現できます。
実装例2: 条件分岐
次に、条件に応じて異なるパスをたどる例を見てみましょう。
ユースケース
質問を分類し、技術的な質問なら技術専門家へ、ビジネスの質問ならビジネス専門家へルーティングします。
分類エージェントと専門家エージェント
classifierが質問を「技術」か「ビジネス」に分類し、それぞれの専門家が回答します。最後にsummarizerが回答をまとめます。
条件関数の定義
条件関数はGraphStateを引数に取ります。state.resultsで前のノードの結果にアクセスできます。ここでは分類結果に「技術」または「ビジネス」が含まれているかで判定しています。
条件付きエッジの追加
add_edgeのconditionパラメーターに条件関数を渡すことで、条件付きエッジを定義できます。複数のエッジに条件を設定し、条件に合致するパスのみが実行されます。
GraphStateの活用
GraphStateは、グラフ実行中の状態を管理するオブジェクトです。state.resultsで各ノードの実行結果を保持する辞書にアクセスでき、state.results.get("node_id").resultで特定ノードの出力を取得できます。
条件関数ではこれを使って、前のノードの結果に基づいたルーティングを実現します。
実装例3: ループ（サイクル）
最後に、Graphパターンの大きな特徴である ループ（サイクル） の例を紹介します。これはDAGであるWorkflowパターンでは実現できない機能です。
ユースケース
コードレビューで問題があれば修正し、再レビューするサイクルを実装します。
コード生成エージェントとレビューエージェント
coderがコードを生成し、reviewerがレビューします。レビュー結果が「要修正」の場合は修正指示を出し、問題なければ「承認」します。
ループ条件関数
needs_revisionは「要修正」を含む場合にTrue、is_approvedは「承認」を含む場合にTrueを返します。
ループエッジの設定
add_edge("review", "code", condition=needs_revision)で、要修正の場合にcoderへループバックします。add_edge("review", "approve", condition=is_approved)で、承認の場合は最終承認へ進みます。
set_max_node_executions(3)は重要な安全機構です。ループが意図せず続いてしまうことを防いでくれます。
このパターンが向いているケース
条件分岐やループを含むワークフローが必要な場合、フローを明示的に制御して予測可能な動作を求める場合に向いています。コードレビュー→修正→再レビューのような反復処理や、質問分類→専門家ルーティングのような条件分岐がいい例ですね。
逆に、固定フローを再利用可能なツールとして定義したいならWorkflowが適しています。文脈に応じて柔軟にエージェントを切り替えたいならSwarm、単純な専門家への委譲だけならAgents as Toolsの方がいいでしょう。
Workflowとの比較
GraphとWorkflowはどちらも有向グラフでフローを定義しますが、用途が異なります。
| 観点 | Graph | Workflow |
|---|---|---|
| グラフ構造 | 有向グラフ（サイクル可） | DAG（非循環）のみ |
| ループ | ○ | × |
| 並列実行 | ○（独立ブランチ） | ○（DAG最適化） |
| ルーティング | 条件関数 | 依存関係のみ |
| 用途 | フロー制御重視 | タスク管理・再利用重視 |
公式ドキュメントでは、Workflowは「再利用可能なツールとしてカプセル化すべき、繰り返し可能で複雑な操作」に適していると説明されています。一方、Graphはループや条件分岐を含む動的なフロー制御に向いています。
Swarmとの比較
GraphとSwarmはどちらも複数のエージェントが協調するパターンですが、ルーティングの決定方法が根本的に異なります。
| 観点 | Graph | Swarm |
|---|---|---|
| ルーティング決定 | 条件関数（コード） | LLM判断 |
| 予測可能性 | 高い | 低い |
| 柔軟性 | 低い | 高い |
| デバッグ | 容易 | 困難 |
公式ドキュメントでは、この違いを次のように説明しています。
the most difference you should consider among those patterns is how the path of execution is determined
「実行パスがどう決定されるか」が重要な違いです。Graphでは開発者がコードで条件を定義し、予測可能なルーティングを実現します。一方、Swarmではエージェント（LLM）が文脈を理解してルーティングを判断します。
どちらを選ぶか
条件が明確に定義できる場合はGraphが向いています。たとえばif "技術" in responseのように判定できるなら技術専門家へルーティングできます。
一方、文脈に応じた判断が必要ならSwarmの方がいいでしょう。「これは表面上は技術の質問だが、実は請求の問題だ」とLLMが理解して適切なエージェントへ振り分けるような場合です。
予測可能な動作とデバッグのしやすさを重視するならGraph、柔軟な対応を重視するならSwarmが適しています。
まとめ
Graphは、Strands Agentsで フローを明示的に制御する ためのパターンです。GraphBuilderで有向グラフを定義し、条件関数でルーティングを制御します。
グラフ構造に基づいた予測可能な流れで実行され、add_edgeのconditionパラメーターで動的ルーティングができます。ループにも対応しているのがWorkflowとの大きな違いですね。set_max_node_executionsで無限ループを防止できるため安心です。
公式ドキュメントでは「決定論的有向グラフベースのエージェント編成」と説明されています。フローを明示的に制御し、予測可能な動作を求める場合に適したパターンです。
